package com.atguigu.graph;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;

/**
 * @author RuiKnag
 * @create 2021-05-25-14:50
 */
/*
* 广度优先和深度优先的区别
*
*
*
* */
public class GraphDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //测试一把图是否创建ok
        int n = 8;  //结点的个数
        String Vertexs[] = {"A", "B", "C", "D", "E"};
//        String Vertexs[] = {"1", "2", "3", "4", "5", "6", "7", "8"};

        //创建图对象
        GraphDemo graph = new GraphDemo(n);
        //循环的添加顶点
        for(String vertex: Vertexs) {
            graph.insertVertex(vertex);
        }

        //添加边
        //A-B A-C B-C B-D B-E
		graph.insertEdge(0, 1, 1); // A-B
		graph.insertEdge(0, 2, 1); //
		graph.insertEdge(1, 2, 1); //
		graph.insertEdge(1, 3, 1); //
		graph.insertEdge(1, 4, 1); //

        //更新边的关系
//        graph.insertEdge(0, 1, 1);
//        graph.insertEdge(0, 2, 1);
//        graph.insertEdge(1, 3, 1);
//        graph.insertEdge(1, 4, 1);
//        graph.insertEdge(3, 7, 1);
//        graph.insertEdge(4, 7, 1);
//        graph.insertEdge(2, 5, 1);
//        graph.insertEdge(2, 6, 1);
//        graph.insertEdge(5, 6, 1);

        graph.showGraph();
        System.out.println("测试深度优先遍历");
        //graph.dfs();
        System.out.println();
        System.out.println("广度优先搜索遍历");
        graph.bfs();
    }




    //存储顶点集合
    private ArrayList<String> vertexlist;
    //存储边的邻接矩阵
    private int[][] edges;
    //表示边的数目
    private int numOfEdeges;
    //节点是否被访问过
    private boolean[] isVisited;
    //创建一个队列
    private Queue queue;
    //构造器
    public GraphDemo(int n) {
        edges = new int[n][n];
        vertexlist=new ArrayList<>(n);
        this.numOfEdeges=0;
        isVisited=new boolean[n];

    }
    //添加节点
    public void insertVertex(String str){
        vertexlist.add(str);
    }
    //添加边
    public void insertEdge(int v1,int v2,int weight){
        edges[v1][v2]=weight;
        edges[v2][v1]=weight;
        numOfEdeges++;
    }
    //常用方法
    //返回节点的数目
    public int getNumOfVerter(){
        return vertexlist.size();
    }
    //返回边的数目
    public int getNumOfEdeges(){
        return numOfEdeges;
    }
    //返回节点i对应的数据0--A 1--B
    public String getValueByIndex(int i){
        return vertexlist.get(i);
    }
    //返回某两个节点的权值
    public int getWeight(int v1,int v2){
        return edges[v1][v2];
    }
    //显式对应的矩阵
    public void showGraph(){
        for (int[] link: edges) {
            System.out.println(Arrays.toString(link));
        }
    }
    //深度优先遍历

    //得到第一个邻居节点
    public int getFirstVertex(int i){
        for (int j = 0; j < vertexlist.size(); j++) {
            if(edges[i][j]>0){
                //表示找到了邻居节点
                return j;
            }
        }
        //表示没有邻居节点
        return -1;
    }
    //根据前一个邻接节点的下标，获得下一个邻接节点
    public int getNextVertex(int v1,int v2){
        for (int i = v2+1; i <vertexlist.size() ; i++) {
            if(edges[v1][i]>0){
                //表示找到了邻居节点
                return i;
            }
        }
        //没有邻接节点
        return -1;
    }
    //    /*
//    * 1.访问的初始节点并标记为节点v已访问
//    * 2.节点v入队列
//    * 3.当队列非空的时候，继续执行，否则算法结束
//    * 4.出队列，取得队头节点u
//    * 5.查找结点u的第一个邻居节点w
//    * 6.如果节点u的邻居节点w不存在，则转到步骤3，如果存在执行以下三个步骤
//    * 6.1如果节点w尚未被访问，则访问节点w并标记为被访问
//    * 6.2节点w入队列
//    * 6.3查找节点u的继w邻接节点的下一个邻接节点w，转到步骤6
//    * */
    private void bfs(boolean[] isVisited,int v){
        //创建队列
        LinkedList queue=new LinkedList();
        //1.访问的初始节点并标记为节点v已访问
        System.out.print(getValueByIndex(v)+"-->");
        isVisited[v]=true;
        //2.节点v入队列
        queue.addLast(v);
        while (!queue.isEmpty()){
            //4.出队列，取得队头节点u
            int u= (int) queue.removeFirst();
            //5.查找结点u的第一个邻居节点w
            int w = getFirstVertex(u);
            while (w!=-1){
                if(!isVisited[w]){// 6.1如果节点w尚未被访问，则访问节点w并标记为被访问
                    System.out.print(getValueByIndex(w)+"-->");
                    isVisited[w]=true;
                    queue.addLast(w);

                }
                w = getNextVertex(v, w);
            }

        }
    }
    public void bfs(){
        for (int i = 0; i < vertexlist.size(); i++) {
            if(!isVisited[i]){
                bfs(isVisited,i);
            }
        }
    }
//    //我们的深度优先遍历
//    /*
//    * isVistied 判断该节点是否被访问过
//    * i我们输入的节点
//    * */
//    /*
//     * 1.访问初始节点v，并标记节点v为已经访问
//     * 2.查找v的第一个邻居节点w。
//     * 3.若w存在，则继续执行4，如果w不存在，则返回第1步，将从v的下一个节点开始
//     * 4.1若w未被访问，对w进行深度优先遍历递归（把w当作v另一个v，进行步骤123）
//     * 4.2若w被访问过，查找结点v的w邻居节点的下一个邻居节点，转到步骤3.
//     * */
//    public void dfs(boolean[] isVisited,int v){
//        //1.访问初始节点v并输出，并标记节点v为已经访问
//        System.out.print(getValueByIndex(v)+"-->");
//        isVisited[v]=true;
//        //2.查找v的第一个邻居节点w。
//        int w=getFirstVertex(v);
//        //3.若w存在，则继续执行4，
//        while (w!=-1){
//            // 4.1若w未被访问，对w进行深度优先遍历递归
//            if(!isVisited[w]){
//                dfs(isVisited,w);
//            }
//            //4.2若w被访问过，查找结点v的w邻居节点的下一个邻居节点，转到步骤3
//            w=getNextVertex(v,w);
//        }
//    }
//    //3.如果w不存在，则返回第1步，将从v的下一个节点开始
//    //重载一下dfs，对每个节点进行遍历
//    public void dfs(){
//        for (int i = 0; i < vertexlist.size(); i++) {
//            if (!isVisited[i]){
//                dfs(isVisited,i);
//            }
//
//        }
//    }
//
//    //图的广度优先的遍历
//    /*
//    * 1.访问的初始节点并标记为节点v已访问
//    * 2.节点v入队列
//    * 3.当队列非空的时候，继续执行，否则算法结束
//    * 4.出队列，取得队头节点u
//    * 5.查找结点u的第一个邻居节点w
//    * 6.如果节点u的邻居节点w不存在，则转到步骤3，如果存在执行以下三个步骤
//    * 6.1如果节点w尚未被访问，则访问节点w并标记为被访问
//    * 6.2节点w入队列
//    * 6.3查找节点u的继w邻接节点的下一个邻接节点w，转到步骤6
//    * */
//    public void bfs(boolean[] isVisited,int v){
//        LinkedList queue = new LinkedList();
//        int u;//表示队列的头节点
//        int w;//表示邻居节点
//        //1.访问的初始节点并标记为节点v已访问
//        System.out.print(getValueByIndex(v)+"-->");
//        isVisited[v]=true;
//        //2.节点v入队列
//        queue.addLast(v);
//        //3.队列非空的时候继续执行
//        while (!queue.isEmpty()){
//            // 4.出队列，取得队头节点u
//            u= (int) queue.removeFirst();
//            //5.查找结点u的第一个邻居节点w
//            w = getFirstVertex(u);
//            //6.如果节点u的的邻居节点w存在
//            while (w!=-1){
//                //6.1如果节点w尚未被访问，则访问节点w并标记为被访问
//                if(!isVisited[w]){
//                    System.out.print(getValueByIndex(w)+"-->");
//                    isVisited[w]=true;
//                    //6.2节点w入队列
//                    queue.addLast(w);
//                }
//                //6.3查找节点u的继w邻接节点的下一个邻接节点w，转到步骤6
//                w = getNextVertex(u, w);
//            }
//            //6.如果节点u的邻居节点w不存在，则转到步骤3
//        }
//    }
//    //重载一下 遍历一下所有节点，广度优先搜索
//    public void bfs(){
//        for (int i = 0; i < vertexlist.size(); i++) {
//            if(!isVisited[i]){
//                bfs(isVisited,i);
//            }
//        }
//    }
}
